5.6: prédire les produits des réactions chimiques

Une partie de l’attrait de la chimie est que les choses ne fonctionnent pas toujours comme vous l’attendez. Vous planifiez une réaction, anticipez les produits et, bien souvent, les résultats vous étonnent! L’exercice consiste donc à comprendre ce qui a été formé, pourquoi et si votre observation conduit à d’autres généralisations utiles. La première étape de ce processus de découverte consiste à anticiper ou à prédire les produits susceptibles de se former dans une réaction chimique Donnée., Les lignes directrices que nous décrivons ici permettront de prédire avec précision les produits de la plupart des classes de réactions chimiques simples. Cependant, à mesure que votre expérience en chimie grandit, vous commencerez à apprécier l’inattendu!

dans des réactions de synthèse simples impliquant la réaction d’éléments, tels que l’aluminium métallique réagissant avec du chlore gazeux, le produit sera un composé simple contenant les deux éléments. Dans ce cas, il est plus facile de considérer les charges communes que les éléments adoptent comme ions et de construire votre produit en conséquence. L’aluminium est un élément du groupe III et formera généralement un ion + 3., Le chlore, étant le groupe VII, acceptera un électron et formera un monoanion. En mettant ces prédictions ensemble, le produit est susceptible d’être AlCl3. En fait, si l’aluminium métal et le chlore gazeux sont autorisés à réagir, l’AlCl3 solide est le produit prédominant.

2 Al (S) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (S)

la réaction de synthèse impliquant l’hydrogène gazeux non métallique et le brome peut être approchée de la même manière. Le produit contiendra les deux éléments. L’hydrogène, Groupe I, a un électron de valence et formera une liaison covalente. Le brome, groupe VII, a sept électrons de valence et formera une liaison covalente., Le produit probable est donc le HBr, avec une liaison covalente entre l’hydrogène et le brome.

H2 (g) + Br2 (g)< → 2 HBr (g)

pour une réaction de remplacement unique, rappelez-vous que (en général) les métaux remplaceront les métaux et les non-métaux remplaceront les non-métaux. Pour la réaction entre le chlorure de plomb (IV) et le fluor gazeux, le fluor remplacera le chlore, conduisant à un composé entre le plomb et le fluor et à la production de chlore élémentaire. Le plomb peut être considéré comme un « spectateur” dans la réaction et le produit sera probablement plomb(IV) de fluorure., L’équation complète est indiqué ci-dessous.

PbCl4 (s) + 2 F2 (g) → PbF4 (s) + 2 Cl2 (g)

dans les réactions à remplacement unique dans lesquelles les métaux (ou le carbone ou l’hydrogène) devraient remplacer les métaux, vous devez d’abord vérifier la série d’activité pour voir si une réaction est prévue. Rappelez-vous que les métaux ne peuvent remplacer que les métaux moins actifs qu’eux (à droite dans le tableau). Si la réaction est prévue pour se produire, utilisez les mêmes directives générales que celles que nous avons utilisées ci-dessus. Par exemple, le fer solide réagissant avec l’acide sulfurique aqueux (H2SO4)., Dans cette réaction, la question Est de savoir si le fer va déplacer l’hydrogène et former de l’hydrogène gazeux. En consultant la série d’activité, nous voyons que l’hydrogène est à droite du fer, ce qui signifie que la réaction devrait se produire. Ensuite, nous raisonnons que le fer remplacera l’hydrogène, conduisant à la formation de sulfate de fer, où le sulfate est l’ion « spectateur”. La formation d’hydrogène gazeux nécessite un changement du nombre d’oxydation dans l’hydrogène de +1 à zéro., Deux atomes d’hydrogène doivent donc être réduits (diminution du nombre d’oxydation) et les deux électrons nécessaires à la réduction doivent provenir du fer. La charge sur le fer est donc plus susceptible d’être de +2 (il commence à zéro et donne deux électrons aux hydrogènes). Le produit final est donc très probablement du sulfate de fer(II). L’équation complète est indiqué ci-dessous.

Fe (s) + H2SO4 (aq) → FeSO4 (aq) + H2 (g)

Les réactions de décomposition sont les plus difficiles à prévoir, mais certaines tendances générales sont utiles., Par exemple, la plupart des carbonates métalliques se décomposent en chauffant pour donner de l’oxyde métallique et du dioxyde de carbone.

NiCO3 (s) → NiO (S) + CO2 (g)

les carbonates d’hydrogène métallique se décomposent également en chauffant pour donner le carbonate métallique, le dioxyde de carbone et l’eau.

2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

enfin, de nombreux composés contenant de l’oxygène se décomposent en chauffant pour donner de l’oxygène gazeux et « d’autres composés”. Identifier ces composés et comprendre pourquoi et comment ils sont formés est l’un des défis de la chimie., Quelques exemples:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HgO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

Les produits potentiels dans les réactions de double-remplacement sont simples à prévoir; les anions et les cations s’échangent simplement. Rappelez-vous, cependant, que l’un des produits doit précipiter, sinon aucune réaction chimique ne s’est produite. Pour la réaction entre le nitrate de plomb(II) et l’iodure de potassium, on prévoit que les produits sont l’iodure de plomb(II) et le nitrate de potassium., Aucun redox ne se produit et le produit, l’iodure de plomb, précipite de la solution sous forme de solide jaune vif. La question de savoir comment prédire ce type de tendance à la solubilité est abordée dans la section suivante.

Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(aq)< → PBI2 (s) + 2 KNO3 (AQ)